節能技術手冊.五、水質管理(3) 二-3~二-4
鍋爐水管理與節能關係
節能技術手冊.五、水質管理—(主索引) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
總彙系列：1.CNS/EER/積垢/熱傳熱力綜合系列、2.CNS/EER系列/應用、3.總彙.水處理化工技術、4.總彙.水處理術語、5.EER工程.早期總彙、6.E平台-水處理技術
水處理技術系列：1.空調水質污染計算、2.EER問題與改善方法.原理、3~4.化工技術解說(1)、(2)、5.空調技師-水處理設計技術、6承包商水處理技術、7水處理.實用技術及市場狀況
CNS系列檔案：CNS、AHRI技術、CNS、AHRI技術要點、EER節能技術90%、空調主機EER量測驗析實務技術、EER全年確效技術、冰機EER.基準值技術及運用技術
EER與積垢浪費檔案：EER訪測.經濟部、綠基會實測、費用展開表、LCC 20年比較表、積垢與LMTD公式演算、積垢熱傳熱力分析、LMTD公式演算筆記、節能術語解釋及技能說明
工程效益系列：費用展開表、工程經濟效益評比、偷工減料、損害業主權益
EER改善成效檢驗系列：懶人包(0)、(1)、(2)、穩態EER技術(1)、(2)、(3)
成效驗析實務系列：EER驗證分析實務(1)、(2)、EER驗證分析系統畫面(新版)
趨近溫度系列：趨近溫度的謬思(1)、(2)、(3)原來一直都錯了、(4)謬思的實證
防蝕技術系列：1腐蝕測試.SOP、2腐蝕試片、3腐蝕照片與防蝕效益、4冷卻水管腐蝕破管
防蝕效益系列：1冷卻水處理腐蝕率標準、2水處理防蝕經濟效益技術
法令系列：1水處理採購與法令、2水處理與能源管理法、3水處理與技師法、4.EER工程帶動空調產業發展、5.ESCO產業發展的契機、6水處理與偽造文書、7承商水處理技術
業主系列：1主機EER改善.第一步、2業主進階技術、3基本功、4業主再進階技術、5運轉EER改善專案、6精明購買家.知識經濟、7.CUS/EUS發包範例.解說、8水處理送審範例解說
監造系列：搶標下.業主監造技術(1)、(2)、(3)
【大綱】 在假貨充斥空調水處理業中，新湧就是信用、專業 TOP BOTTOM
二-3. 鍋爐水管理與節能關係:
3.1. 鍋爐水排放率 3.2. 鍋爐水排放熱損失與燃料損失之關係
3.3. 鍋爐水垢厚度與燃料損失之關係 3.4. 鍋爐水質異常可能發生之障害
3.5. 鍋爐水質管理與生產效率關係
二-4. 高低壓鍋爐之水質標準 4.1. 立式水管鍋爐、立式煙管鍋爐、臥式內燃鍋爐
4.2. 水管鍋爐、煙管組合鍋爐及燃油、燃氣內燃鍋爐 4.3. 熱水鍋爐者
【內文】 在假貨充斥空調水處理業中，新湧就是信用、專業 TOP BOTTOM
30~40年來空調業界的雙重困擾之處，尤其是施工採購送審未達CNS 12575防垢成效標準卻假冒者，就是不真、就是假貨，充斥在空調水處理工項中，毋庸贅述。
要言之，防垢成效檢驗技術如下，此可由本公司研發成功的M&V節能量測驗析軟體的518,400筆/年運轉資料庫依序提供：
1. EER量測(CNS 12575)取得動態EER→
2. 依水溫負載群組→取得穩態EER→
3. 依相同水溫負載及週、月、季、半年、年之時序做比較分析→
4. 由比較分析結果確定防垢成效；之此系列技術。
進言之，本技術之實務與解說參見超連結；又，M&V節能量測驗析軟體為其進階的應用實務技術，可提供快速且正確的防垢成效檢驗結果。
二-3.鍋爐水管理與節能關係
3.1鍋爐水排放率
鍋爐應適度排放維持鍋爐水質在標準範圍中，不應誤以為不排放可以節約能源，否則造成爐水管理不當，反而浪費能源。若考慮回收排放水的熱能，可採用熱回收裝置。鍋爐水排放率與熱能回收值可參考下圖估算投資效益。
(1) 鍋爐爐水排放率計算
B＝F × (C1/C2) 或 B＝S × [C1/(C2-C1)]
式中B為鍋爐排水流量(kg/h)，F為鍋爐給水流量(kg/h)，S為鍋爐蒸汽流量(kg/h)，C1為給水中之總固體量或導電度(ppm or m S/cm)，C2為爐水中充許最高總固體量或導電度(ppm or m S/cm)
導電度(m S/cm) × 0.71＝總固體量(ppm)
(2) 各種爐水控制濃度之排放率
由上式B＝F × (C1/C2)可以立即換算出排放比例關係B/F＝C1/C2，例如：一般爐水導電度標準為4,000 ppm，若給水導電度值為400 ppm，則排放比例為10％，若給水導電度值為200 ppm，則排放比例為5 ％。
|
鍋爐排放率(%)
|
|
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鍋爐給水水質之TDS(ppm) |
圖1 各種爐水控制濃度之排放率線圖 大綱
3.2鍋爐水排放熱損失與燃料損失之關係
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排水熱損失(%)
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排放率(%) |
圖2 各種爐水控制濃度之排放率線圖 大綱
3.3鍋爐水垢厚度與燃料損失之關係
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燃料損失率(%) |
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水垢厚度(mm) |
圖3 鍋爐水垢厚度與燃料損失之關係線圖 大綱
3.4鍋爐水質異常可能發生之障害
表8 鍋爐水質異常可能發生之障害
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水質 |
異常情形 |
可能發生障害 |
改 善 措 施 |
|
給 水 |
pH |
偏高 |
低濃縮比 |
爐外處理(pH調整劑) |
|
偏低 |
腐蝕 |
|||
|
硬度 |
偏高 |
結垢 |
給水軟化或純化，使用回收冷凝水，調整清鍋劑劑量 |
|
|
油脂 |
偏高 |
結垢、起泡 |
防止油脂污染，更換水源 |
|
|
爐 水 |
pH |
偏高 |
苛性脆化 |
爐內處理加pH調整劑，如排放異常應先矯正 |
|
偏低 |
腐蝕 |
|||
|
M鹼度 |
偏高 |
起泡、結垢或腐蝕 |
改用脫鹼軟化或純水，如排放異常應先矯正 |
|
|
偏低 |
排放過量 |
|||
|
P鹼度 |
偏高 |
起泡、結垢或腐蝕 |
配合M鹼度數據做矯正措施 |
|
|
偏低 |
腐蝕 |
|||
|
總固體量(TS) |
偏高 |
結垢，蒸汽帶水 |
矯正排放異常，使用回收冷凝水 |
|
|
偏低 |
排放過量 |
|||
|
導電度 |
同上 |
同上 |
同上 |
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|
氯離子 |
偏高 |
腐蝕，低濃縮比 |
矯正排放量，使用回收冷凝水 |
|
|
磷酸根 |
偏高 |
增加TS，低濃縮比 |
調整清鍋劑劑量 |
|
|
偏低 |
結垢，處理量不足 |
|||
|
全鐵份 |
偏高 |
腐蝕、結垢 |
爐外除鐵處理，添加脫氧劑 |
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|
總硬度 |
偏高 |
結垢 |
給水軟化，罐內加清鍋劑，使用回收冷凝水 |
3.5鍋爐水質管理與生產效率關係
鍋爐水管理操作影響蒸汽品質及其利用的有效度，直接關連製程利用蒸汽加熱的生產效率，應給予特別留意。
3.5.1. 蒸汽乾度
爐水導電度高，表示水中的鹼度亦高，水中微量的有機物濃縮後在此種高鹼度的情況下容易有起泡現象，若鍋爐上部空間設計不足，因為起泡引起夾帶共出（carry-over）現象，所以蒸汽就攜帶部分爐水，實際蒸汽提供的熱量需打折扣。此熱效應可用下二式表達：
A. 蒸汽冷凝釋放出熱量
H2O（g）→H2O（l） △H＝△H冷凝熱
B. 夾帶的爐水無法釋放出熱量
H2O（l）→H2O（l） △H＝0
實際熱效應與蒸汽乾度成比例關係。若爐水夾帶共出現象因鍋爐設計問題無法解決，可以在蒸汽管路加裝袪水器（steam-traper）改善蒸汽品質。
3.5.2 水質管理衍生之生產性保養技能
本項節能技能可以提高生產效率，與生產效率息息相關，同時達到節約能源的目的，屬於主動式生產性的廠務技能，使用者應予以學習與發揮。
二-4. 高低壓鍋爐之水質標準
適用於額定出口蒸汽壓力≦2.54 MPa之固定式蒸汽鍋爐及熱水鍋爐(不包含小型貫流鍋爐)。蒸汽鍋爐之給水以採用爐外化學處理為主；對於使用固體燃料之爐胴鍋爐與額定蒸發量不大於2 t/h，且額定出口蒸汽壓力不大於0.98 MPa之水管鍋爐亦可採用爐內加藥處理或物理處理。不同類型之鍋爐其水質標準規定如下：
4.1立式水管鍋爐、立式煙管鍋爐、臥式內燃鍋爐
表9 立式水管鍋爐、立式煙管鍋爐、臥式內燃鍋爐(使用固體燃料)之水質標準
|
項 目 |
給 水 |
爐 水 |
||
|
處理方法 |
爐內加藥或 |
爐外 |
爐內加藥或 |
爐外 |
|
懸浮物含量 mg/l |
≦20 |
≦5 |
|
|
|
總硬度 mmol/l |
≦4.0 |
≦0.03 |
|
|
|
總鹼度 mmol/l |
|
|
10~20 |
≦22 |
|
pH值(25℃) |
≧7 |
≧7 |
10~12 |
10~12 |
|
溶解固體含量 mg/l |
|
|
＜5,000 |
＜5,000 |
|
相對鹼度(游離NaOH/溶解固體含量) |
|
|
＜0.2 |
＜0.2 |
註：1. 硬度(mmol/l)之基本單元為M(1/2Ca2+ + 1/2Mg2+)，1 mmol/l＝50 ppm。
2. 鹼度(mmol/l)之基本單元為M(H+)。
3. 如果測定溶解固體含量有困難時，則可改採測定氯化物(Cl-)，唯彼此間之比例關係須依據實驗來確定。
4. 當相對鹼度≧0.2時，應採防止苛性脆化之處理措施。
4.2水管鍋爐、煙管組合鍋爐及燃油、燃氣內燃鍋爐
表10 水管鍋爐、煙管組合鍋爐(使用固體燃料)及燃油、燃氣內燃鍋爐之水質標準
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項 目 |
給 水 |
爐 水 |
|||||
|
工作壓力 MPa |
≦0.98 |
＞0.98 ≦1.57 |
＞0.98 ≦2.54 |
≦0.98 |
＞0.98 ≦1.57 |
＞0.98 ≦2.54 |
|
|
懸浮物含量 mg/l |
≦5 |
≦5 |
≦5 |
|
|
|
|
|
總硬度 mmol/l |
≦0.03 |
≦0.03 |
≦0.03 |
|
|
|
|
|
總鹼度 mmol/l |
無過熱器 |
|
|
|
6~26 |
6~24 |
6~16 |
|
有過熱器 |
|
|
|
|
≦14 |
≦12 |
|
|
pH值(25℃) |
≧7 |
≧7 |
≧7 |
10~12 |
10~12 |
10~12 |
|
|
油脂量 mg/l |
≦2 |
≦2 |
≦2 |
|
|
|
|
|
溶解固體含量 mg/l |
無過熱器 |
|
|
|
＜4,000 |
＜3,500 |
＜3,000 |
|
有過熱器 |
|
＜3,000 |
＜2,500 |
||||
|
溶存氧含量 mg/l |
≦0.1 |
≦0.1 |
≦0.05 |
|
|
|
|
|
SO42-含量 mg/l |
|
|
|
10~30 |
10~30 |
10~30 |
|
|
PO43-含量 mg/l |
|
|
|
|
10~30 |
|
|
|
相對鹼度(游離NaOH/溶解固體含量) |
|
|
|
＜0.2 |
＜0.2 |
＜0.2 |
|
註：1. 當鍋爐之額定蒸發量不大於2 t/h時，應採用爐內加藥處理或物理處理，其給水及爐水應符合上表之規定，爐水之溶解固體含量應小於4,000 mg/l。
2. 同前表註。
3. 鍋爐額定蒸發量不大於2 t/h者，均須除氧；額定蒸發量不大於2 t/h之鍋爐應除氧與注意防蝕。對於供蒸汽渦輪機用之其溶存氧應不大於0.05 mg/l，若採用化學除氧時，須監測爐水之亞硫酸根含量。
4. 僅用於供蒸汽渦輪機用之蒸汽鍋爐者。
不同壓力下CO32-/SO42-值與應維持之PO43-含量如表11(A)及(B)所示要求。
表11(A) 不同壓力下CO32-/SO42-值
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鍋爐壓力 MPa |
CO32-/SO42-值 |
鍋爐壓力 MPa |
CO32-/SO42-值 |
|
0.69 |
＞0.045 |
2.06 |
＞0.285 |
|
1.03 |
＞0.088 |
2.40 |
＞0.370 |
|
1.37 |
＞0.145 |
2.75 |
＞0.460 |
|
1.72 |
＞0.216 |
|
|
表11(B) 不同壓力下應維持之PO43-含量
|
鍋爐壓力 MPa |
磷酸根 mg/l |
||
|
單段蒸發 |
分段蒸發 |
||
|
淨段 |
鹽段 |
||
|
3.82~5.78 |
5~15 |
5~12 |
≦75 |
|
5.88~16.66 |
2~10 |
2~10 |
≦75 |
|
＞0.98~15.68 |
10~30 |
||
|
＞15.68~24.50 |
|||
4.3. 熱水鍋爐者
表12 熱水鍋爐水質標準
|
項 目 |
供 水 溫 度 |
|||
|
≦95℃者，採用爐內加藥處理 |
＞95℃者，採用爐外加藥處理 |
|||
|
補 給 水 |
爐 水 |
補 給 水 |
爐 水 |
|
|
懸浮物含量 mg/l |
≦20 |
|
≦5 |
|
|
總硬度 mmol/l |
≦4.0 |
|
≦0.6 |
|
|
pH值 (25℃) |
≧7 |
10~12 |
≧7 |
8.5~10 |
|
油脂量 mg/l |
|
|
≦0.1 |
≦0.1 |
|
溶存氧含量 mg/l |
|
|
≦2 |
≦2 |
註：1. 如採用爐外化學處理時，應符合供水溫度大於95℃之水質標準。
2. 經由補加藥劑，使鍋爐爐水pH值控制在10~12。
熱水鍋爐或其他水加熱器出口最高水溫與配水點之最低水溫要求如下表13所列示。
表13 熱水鍋爐或其他水加熱器出口最高水溫與配水點之最低水溫要求
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水 質 處 理 |
最高水溫（℃） |
配水點之最低水溫（℃） |
|
無須軟化處理或有軟化處理 |
≦75 |
≧60 |
|
須軟化處理但無軟化處理 |
≦65 |
≧50
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節能技術手冊.五、水質管理—0介紹與主索引、1水質管理判斷基準、2鍋爐用水、3鍋爐水管理與節能關係、4高壓鍋爐給水之水質標準、5鍋爐用水處理相關規定、6冷卻水水質管理、7常用藥劑、8冷卻水管理與空調主機能源效率關係、9常見工業用水水質要求
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